專利名稱：一種儲(chǔ)能鋰電池組制造方法及一種儲(chǔ)能鋰電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，尤其涉及一種儲(chǔ)能鋰電池組制造方法及一種儲(chǔ)能鋰電池組。
背景技術(shù)：
當(dāng)前使用在便攜式計(jì)算機(jī)移動(dòng)電源系統(tǒng)等領(lǐng)域的儲(chǔ)能鋰電池組主要采用鋰離子電池通過串/并聯(lián)組合而成。通常的組合方式有3串2并，3串3并，4串2并等等。通常標(biāo)稱電壓一般為10.8V或14.4V，標(biāo)稱容量為4400mAh或者6600mAh。目前部分移動(dòng)電源廠商，在組配儲(chǔ)能鋰電池組的時(shí)候采取對(duì)同一電池供應(yīng)商同一規(guī)格的單體鋰電池隨機(jī)配組，而技術(shù)比較領(lǐng)先的廠商則采取在前者基礎(chǔ)上，再要求同一批次的單體鋰電池隨機(jī)配組。儲(chǔ)能鋰電池組屬于電化學(xué)產(chǎn)品，其性能受原材料，工藝，環(huán)境(諸如溫度，濕度等)影響非常大，即使是同一批次的單體鋰電池，其性能也存在一定的離散性，如果是不同批次，其離散性將更大。因此在儲(chǔ)能鋰電池組充放電過程中，會(huì)因?yàn)閱误w鋰電池參數(shù)的不一致，從而導(dǎo)致電池過充電、過放電、待機(jī)時(shí)間短、循環(huán)使用壽命短、安全性和穩(wěn)定性低，存在引發(fā)移動(dòng)電源燃燒、起火甚至爆炸等重大事故的潛在隱患。
圖1為含儲(chǔ)能鋰電池組的便攜式計(jì)算機(jī)移動(dòng)電源系統(tǒng)主電路框圖。從圖1中可見，主要由電池組、充放電管理單元(Gas Gauge)、保護(hù)單元、存儲(chǔ)單元、采樣單元、保險(xiǎn)(Fuse)、充放電功率場效應(yīng)管MOSFET、電熱調(diào)節(jié)器以及接口組成。充放電管理及通訊單元將對(duì)移動(dòng)電源系統(tǒng)電壓，電流，電量，溫度等參數(shù)通過接口報(bào)告給主機(jī)，保護(hù)單元通過對(duì)電池電壓以及電流的監(jiān)測，當(dāng)參數(shù)超過一定范圍的時(shí)候，保護(hù)單元通過控制功率MOSFET的通斷以及Fuse來實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)電源系統(tǒng)和主機(jī)安全的保護(hù)。
移動(dòng)電源系統(tǒng)因儲(chǔ)能鋰電池組失效造成的事故通常分為三級(jí)，即嚴(yán)重事故儲(chǔ)能鋰電池組燃燒，起火，爆炸，嚴(yán)重威脅主機(jī)安全甚至人身安全；一般事故儲(chǔ)能鋰電池組出現(xiàn)機(jī)械性或者電氣性損壞，不能工作；輕微事故儲(chǔ)能鋰電池組出現(xiàn)容量低，循環(huán)壽命短，計(jì)量不準(zhǔn)，影響正常工作。
圖2為儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)單體鋰電池等效電路組裝后電氣連接示意圖。如圖2所示，該單體鋰電池按照3串2并的方式組合而成。每一個(gè)虛線框內(nèi)表示一個(gè)單體鋰電池，每個(gè)單體鋰電池由5個(gè)等效參量表示。其中Q表示其容量；RL表示電池內(nèi)電解液內(nèi)阻，其阻值隨其電壓變化而變化；ESR為電池引線等效串聯(lián)電阻；ESL為電池引線等效串聯(lián)電感，U1，U2，U3分別為B1組，B2組，B3組電池的端電壓。V1＝U1，V2＝U1+U2，V3＝U1+U2+U3，DCPOWERSUPPLY為直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，RLOAD為外部負(fù)載。
當(dāng)儲(chǔ)能鋰電池組充電時(shí)，由于單體鋰電池的不一致性，U1，U2，U3中總會(huì)有其中1個(gè)要高于另外兩個(gè)。假定U1＞U2＝U3，當(dāng)儲(chǔ)能鋰電池組完成標(biāo)準(zhǔn)充電(先恒流充電到12.6V后恒壓充電到電流等于0.01C5A)時(shí)，B1組單體鋰電池所充入的容量一定大于B2組和B3組單體鋰電池，此時(shí)就出現(xiàn)三組單體鋰電池的容量不均衡。如果其電壓不一致性超過某一范圍，將會(huì)發(fā)生高電壓單體鋰電池已經(jīng)達(dá)到了移動(dòng)電源系統(tǒng)保護(hù)單元的過充電保護(hù)范圍，而低電壓單體鋰電池卻沒有完成標(biāo)準(zhǔn)充電，那么在放電過程中，低容量的單體鋰電池將先達(dá)到過放電保護(hù)電壓，而高電壓單體鋰電池的容量仍然沒有完全釋放出來，同時(shí)，高壓單體鋰電池還有因過充電而發(fā)熱損害等危險(xiǎn)。
圖3為單體鋰電池長期過度充電對(duì)單體鋰電池循環(huán)壽命的影響圖。通常，單體鋰電池的充電限制電壓為4.2V(碳電極的為4.1V，石墨電極的為4.2V)，循環(huán)壽命為500次以上，即單體鋰電池在500次循環(huán)后，容量衰減到標(biāo)稱容量的70％。通過圖3可以直觀的看出單體鋰電池的長期過充對(duì)其循環(huán)壽命的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能鋰電池組制造方法及一種儲(chǔ)能鋰電池組，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的當(dāng)來料單體鋰電池出現(xiàn)不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致部分單體鋰電池過充電、過放電，并導(dǎo)致儲(chǔ)能鋰電池組待機(jī)時(shí)間短、循環(huán)壽命短，安全性和穩(wěn)定性低的問題。
本發(fā)明包括一種儲(chǔ)能鋰電池組制造方法，其特征在于，包括以下步驟A、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，得到與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值小于設(shè)定靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值的單體鋰電池；B、將前述步驟中得到的單體鋰電池，按照單體鋰電池?cái)?shù)量要求串并聯(lián)組合，形成儲(chǔ)能鋰電池組。
所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值，為1～10mΩ。
所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值，為1～5mΩ。
所述步驟B之前還包括步驟B1、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，得到與參考開路電壓差值小于設(shè)定開路電壓差值閾值的單體鋰電池。
所述的開路電壓差值閾值，為1～100mV。
所述的開路電壓差值閾值，為1～20mV。
所述步驟B之前還包括步驟B2、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池某一倍率下容量與參考容量差值，得到與參考容量差值小于設(shè)定容量差值閾值的單體鋰電池。
所述的電池容量差值閾值，為5～100mAh。
所述的電池容量差值閾值，為5～20mAh。
所述步驟B之前還包括步驟B3、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池某一倍率下充放電效率與參考充放電效率差值，得到與參考充放電效率差值小于設(shè)定充放電效率差值閾值的單體鋰電池。
所述的充放電效率差值閾值，為1～10％。
所述的充放電效率差值閾值，為1～3％。
所述步驟B之前還包括步驟B4、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，得到與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值小于設(shè)定放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值的單體鋰電池。
所述的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為1～10min。
所述的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為1～3min。
所述步驟B之前還包括步驟B5、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，得到與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值小于設(shè)定放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值的單體鋰電池。
所述的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為1～100mV。
所述的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為1～30mV。
一種儲(chǔ)能鋰電池組，由多個(gè)單體鋰電池串并聯(lián)組成，其特征在于，所述的單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，小于設(shè)定的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值。
所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值為10mΩ。
所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值為5mΩ。
所述的單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，小于設(shè)定的開路電壓差值閾值。
所述開路電壓差值閾值，為100mV。
所述開路電壓差值閾值，為20mV。
所述的單體鋰電池容量與參考容量差值，小于設(shè)定的容量差值閾值。
所述容量差值閾值，為100mAh。
所述容量差值閾值，為20mAh。
所述的單體鋰電池充放電效率與參考充放電效率差值，小于設(shè)定的充放電效率差值閾值。
所述的充放電效率差值閾值，為10％。
所述的充放電效率差值閾值，為3％。
所述的單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，小于設(shè)定的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值。
所述的電池放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為10min。
所述的電池放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為3min。
所述的單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，小于設(shè)定的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值。
所述的電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為100mV。
所述的電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為30mV。
本發(fā)明主要解決了儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)單體鋰電池的不一致性，使得其在一定允許范圍內(nèi)相對(duì)一致。對(duì)于提升儲(chǔ)能鋰電池組的性能，提高充放電效率和延長待機(jī)時(shí)間以及循環(huán)使用壽命，增強(qiáng)儲(chǔ)能鋰電池組的安全性，穩(wěn)定性具有重要意義，并且本發(fā)明技術(shù)方案切實(shí)可行，便于操作。


圖1為便攜式計(jì)算機(jī)移動(dòng)電源系統(tǒng)主電路原理框圖；圖2為儲(chǔ)能鋰電池組由單體鋰電池等效電路串、并聯(lián)連接的等效電路示意圖；圖3為單體鋰電池長期過度充電對(duì)單體鋰電池循環(huán)壽命的影響示意圖；圖4為本發(fā)明儲(chǔ)能鋰電池組制造的流程示意圖；圖5為儲(chǔ)能鋰電池組的電壓對(duì)容量的影響示意圖；圖6為單體鋰電池容量示意圖；
圖7為某廠商某型號(hào)圓柱型電池放電末期曲線族；圖8為300次循環(huán)充放電容量衰減圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說明書附圖來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的主要目的，是保持組成儲(chǔ)能鋰電池組的單體鋰電池的一致性。單體鋰電池的一致性主要體現(xiàn)在其容量的一致性，所含電量的一致性，充放電狀態(tài)的一致性等。為實(shí)現(xiàn)單體鋰電池在一定合理范圍內(nèi)的一致性，我們可以通過測量以下參數(shù)，并保證各參數(shù)與參考值之間的差值在合理范圍內(nèi)而達(dá)到目的。其中2個(gè)參數(shù)為單體鋰電池靜態(tài)參數(shù)，即穩(wěn)態(tài)開路時(shí)的開路電壓、靜態(tài)內(nèi)阻；另外4個(gè)參數(shù)為單體鋰電池動(dòng)態(tài)參數(shù)，即電池容量、充放電效率、放電平臺(tái)時(shí)間、放電末期拐點(diǎn)電壓。
如圖4所示，是本發(fā)明的流程示意圖，從圖中可見，本發(fā)明主要包括以下步驟。
S1、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，得到與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值小于設(shè)定靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值的單體鋰電池；本步驟計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，并將計(jì)算所得靜態(tài)內(nèi)阻差值與設(shè)定的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值相比較，得到靜態(tài)內(nèi)阻差值小于靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值的那些單體鋰電池。
單體鋰電池的穩(wěn)態(tài)靜態(tài)內(nèi)阻，對(duì)于單體鋰電池的一致性非常重要，如圖2所示，單體鋰電池1的靜態(tài)內(nèi)阻等于RL1+ESR1，當(dāng)儲(chǔ)能鋰電池組在充電的時(shí)候，內(nèi)阻高的單體鋰電池，其電壓也同樣會(huì)上升較高，而當(dāng)其他單體鋰電池尚未完全充滿電的時(shí)候，內(nèi)阻高的單體鋰電池的電壓可能已經(jīng)達(dá)到移動(dòng)電源系統(tǒng)保護(hù)單元的過充電保護(hù)電壓，于是充電終止，而儲(chǔ)能鋰電池組并未實(shí)現(xiàn)完全充滿，影響其待機(jī)時(shí)間。
這里該內(nèi)阻差值閾值的設(shè)定，可以為1～10mΩ。如果性能要求高，可以設(shè)置為1～5mΩ。
S2、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，得到與參考開路電壓差值小于設(shè)定開路電壓差值閾值的單體鋰電池。
本步驟在步驟S1的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的開路電壓與參考開路電壓差值，并將計(jì)算所得開路電壓差值與設(shè)定的開路電壓差值閾值相比較，得到開路電壓差值小于開路電壓差值閾值的那些單體鋰電池。
在本步驟中，該參考開路電壓，可以是單體鋰電池的標(biāo)稱電壓，也可以是為了生產(chǎn)方便，作為單體鋰電池分組使用的指定電壓，可以依據(jù)實(shí)際情況而定。前面所述描述的靜態(tài)內(nèi)阻，以及后續(xù)所描述的單體鋰電池容量、充放電效率、放電平臺(tái)時(shí)間、放電末期拐點(diǎn)電壓的參考值，也與此類似設(shè)置，不再具體說明。
單體鋰電池的穩(wěn)態(tài)開路電壓，是影響單體鋰電池一致性的一個(gè)重要參數(shù)，如圖5所示，單體鋰電池開路電壓的差別將會(huì)導(dǎo)致容量的差別甚至安全隱患，因此用來配組的單體鋰電池的開路電壓必須非常接近，單體鋰電池的開路電壓與參考開路電壓差值必須處于一定合理范圍內(nèi)。
這里該開路電壓差值閾值的設(shè)定，可以根據(jù)串并聯(lián)的組數(shù)而定具體值，比如開路電壓差值閾值可以設(shè)定為1～100mV，如果性能要求高，可以設(shè)置為1～20mV。
S3、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池容量與參考容量差值，得到某倍率下，與參考容量差值小于設(shè)定容量差值閾值的單體鋰電池。
本步驟在步驟S2的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的容量與參考容量差值，并將計(jì)算所得容量差值與設(shè)定的容量差值閾值相比較，得到容量差值小于容量差值閾值的那些單體鋰電池。
單體鋰電池的容量也是影響儲(chǔ)能鋰電池組一致性的直接因素，容量高的單體鋰電池在充電時(shí)候無法滿充電，容量低的單體鋰電池則在放電的時(shí)候先達(dá)到關(guān)斷電壓。
這里該單體鋰電池容量差值閾值的設(shè)定，可以為5～100mAh，如果性能要求高，可以設(shè)置為5～20mAh。
S4、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池充放電效率與參考充放電效率差值，得到某倍率下，與參考充放電效率差值小于設(shè)定充放電效率差值閾值的單體鋰電池。
本步驟在步驟S3的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的充放電效率與參考充放電效率差值，并將計(jì)算所得充放電效率差值與設(shè)定的充放電效率差值閾值相比較，得到充放電效率差值小于充放電效率差值閾值的那些單體鋰電池。
單體鋰電池的充放電效率，即單體鋰電池放出容量與充入容量的百分比。如圖6所示，單體鋰電池內(nèi)總有一部分殘余容量無法利用，且隨放電率和溫度的變化而變化。因此只有當(dāng)充放電效率相一致的時(shí)候，容量一致的單體鋰電池才可能在充放電的時(shí)候，充放電狀態(tài)也一致。
這里該充放電效率差值閾值的設(shè)定，可以為1～10％，如果性能要求高，可以設(shè)定為1～3％。
S5、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，得到與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值小于設(shè)定放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值的單體鋰電池。
本步驟在步驟S4的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，并將計(jì)算所得放電平臺(tái)時(shí)間差值與設(shè)定的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值相比較，得到放電平臺(tái)時(shí)間差值小于放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值的那些單體鋰電池。
放電平臺(tái)時(shí)間是指電池在完整的放電過程中電壓長時(shí)間變動(dòng)非常小的那部分時(shí)間。通常取放電時(shí)，電壓從4.2V降低到3.6V(靜態(tài)開路時(shí))左右的時(shí)間，因單體鋰電池標(biāo)稱電壓不同而不同。放電平臺(tái)時(shí)間的一致性，直接影響放電過程中，單體鋰電池電壓的一致性。
這里該放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值的設(shè)定，可以為1～10min，如果性能要求高，可以設(shè)置為1～3min。
S6、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，得到與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值小于設(shè)定放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值的單體鋰電池。
本步驟在步驟S5的基礎(chǔ)上，計(jì)算各個(gè)單體鋰電池的放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，并將計(jì)算所得放電末期拐點(diǎn)電壓差值與設(shè)定的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值相比較，得到放電末期拐點(diǎn)電壓差值小于放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值的那些單體鋰電池。
放電末期拐點(diǎn)電壓如圖7所示，圖7為全球某知名電池公司15只同一批次某型號(hào)圓柱型鋰電池，在同一環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)放電的放電末期曲線族截圖。從圖7上可以看出，15只單體鋰電池的放電曲線在從4.2V到放電約3.35V左右的時(shí)候，15只曲線的擬合幾乎一致，而當(dāng)鋰電池繼續(xù)放電，從3.35V左右放電到截止電壓的時(shí)候，電壓下降很快，并且15只曲線有了明顯的分散。那么通常就會(huì)把電壓快速下降點(diǎn)的這個(gè)電壓定義為放電末期拐點(diǎn)電壓。從圖7可以發(fā)現(xiàn)，即使是全球知名廠商的單體鋰電池也存在放電末期放電曲線離散的現(xiàn)象，拐點(diǎn)電壓的不一致，導(dǎo)致電壓的不均衡，容量的不一致。因此只有拐點(diǎn)電壓相一致或者在一定可接受閾值的電池來配組，才可以提升儲(chǔ)能鋰電池組的性能，增強(qiáng)儲(chǔ)能鋰電池組的安全性、穩(wěn)定性。
這里該放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值的設(shè)定，可以為1～100mV，如果性能要求高，可以設(shè)置為1～30mV。
S7、將選取出的單體鋰電池，按照單體鋰電池?cái)?shù)量要求串、并聯(lián)組合，形成儲(chǔ)能鋰電池組。
本步驟在步驟S6的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述選取步驟后選出的單體鋰電池，按照儲(chǔ)能鋰電池組對(duì)單體鋰電池?cái)?shù)量的要求進(jìn)行串、并聯(lián)組合，形成儲(chǔ)能鋰電池組。該串、并聯(lián)組合的形式常見的有以下幾種3串2并組合、3串3并組合、4串2并組合等，需要說明的是，該組合方式需要根據(jù)儲(chǔ)能鋰電池組的參數(shù)指標(biāo)要求而定，可以不局限于上述的組合方式。
本發(fā)明的方案中，可以同時(shí)使用上述步驟S1——S6進(jìn)行單體鋰電池的選取，也可以只使用其中的某些步驟，具體實(shí)施方案，根據(jù)不同需求而定。
與本發(fā)明方法相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明的儲(chǔ)能鋰電池組，由多個(gè)單體鋰電池串并聯(lián)組成，其中該單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，小于設(shè)定的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值；該靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值可以設(shè)置為10mΩ，如果性能要求高，可以設(shè)置為5mΩ以內(nèi)。
該單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，小于設(shè)定的開路電壓差值閾值；該開路電壓差值閾值，可以設(shè)置為100mV，如果性能要求高，可以設(shè)置為20mV以內(nèi)。
該單體鋰電池容量與參考容量差值，小于設(shè)定的容量差值閾值；該容量差值閾值，可以設(shè)置為100mAh，如果性能要求高，可以設(shè)置為20mAh以內(nèi)。
該單體鋰電池充放電效率與參考充放電效率差值，小于設(shè)定的充放電效率差值閾值；該充放電效率差值閾值，可以設(shè)置為10％，如果性能要求高，可以設(shè)置為3％以內(nèi)。
該單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，小于設(shè)定的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值；該電池放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，可以設(shè)置為10min，如果性能要求高，可以設(shè)置為3min以內(nèi)。
該單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，小于設(shè)定的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值。
該電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為100mV，如果性能要求高，可以設(shè)置為30mV以內(nèi)。
根據(jù)理論研究表明，儲(chǔ)能鋰電池組的容量遵循木桶原理，其可放出容量大小，依賴于最小容量單體鋰電池所釋放的容量，因此單體鋰電池的不一致性所造成的直接結(jié)果就是，一些單體鋰電池會(huì)被長期過充電，一些單體鋰電池會(huì)被長期過放電。而長期過充電或者過放電的結(jié)果則會(huì)直接影響儲(chǔ)能電池的使用壽命，儲(chǔ)能鋰電池組容量將加速衰減，而且長期過充的單體鋰電池還可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重事故。隨著儲(chǔ)能鋰電池組容量的加速衰減，使用壽命也會(huì)大大減小。
如圖8所示，是本發(fā)明實(shí)施方案的幾組對(duì)比示意圖，該方案中對(duì)單體鋰電池的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行篩選后，選擇各個(gè)參數(shù)相一致的單體鋰電池，組合成儲(chǔ)能鋰電池組。
1、選擇靜態(tài)參數(shù)內(nèi)阻和開路電壓為配組參數(shù)，保證單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻和開路電壓的一致性，改進(jìn)效果較為明顯；2、在上述基礎(chǔ)上再加上容量參數(shù)，保證單體鋰電池容量的一致性，改進(jìn)效果又進(jìn)一步提高；3、在上述基礎(chǔ)上如果再引入動(dòng)態(tài)參數(shù)放電平臺(tái)時(shí)間、充放電效率、放電末期拐點(diǎn)電壓值，保證單體鋰電池上述3個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)的一致性，則改進(jìn)效果最明顯。
下面根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來說明上述6種電池參數(shù)對(duì)電池一致性的影響程度，我們通過4個(gè)試驗(yàn)來證明。
表1方案參數(shù)組合列表

試驗(yàn)一隨機(jī)取同一批次單體鋰電池6只，測試其電壓，內(nèi)阻并記錄。然后按照3串2并的方式，隨機(jī)組合出一個(gè)儲(chǔ)能鋰電池組，置入恒定常溫環(huán)境中，按照0.5C5A比率充放電，做300個(gè)循環(huán)。循環(huán)結(jié)束后以0.5C5A比率恒流對(duì)儲(chǔ)能鋰電池組充電60分鐘。試驗(yàn)結(jié)束后，測量儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)每一串級(jí)的單體鋰電池電壓，將所測量電壓與每一次循環(huán)所放出的容量記錄。
試驗(yàn)二在同一批次的電池中，選取電壓測量數(shù)值相差不大于10mV且內(nèi)阻測量數(shù)值相差小于5mΩ的單體鋰電池6只，按照3串2并的方式配為1組，按照試驗(yàn)一所述試驗(yàn)方法，將此儲(chǔ)能鋰電池組做300個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)束后，測量儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)每一串級(jí)的電池電壓，將所測量電壓與每一次循環(huán)所放出的容量記錄。
試驗(yàn)三在同一批次的電池中，選取電壓測量數(shù)值相差不大于10mV，內(nèi)阻測量數(shù)值相差小于5mΩ，同時(shí)容量測試數(shù)值相差小于20mAh的單體鋰電池6只，按照3串2并的方式配為1組，按照試驗(yàn)一所述試驗(yàn)方法，將此儲(chǔ)能鋰電池組做300個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)束后，測量儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)每一串級(jí)的單體鋰電池電壓，將所測量電壓與每一次循環(huán)所放出的容量記錄。
試驗(yàn)四在同一批次的單體鋰電池中，在試驗(yàn)三選取規(guī)則的基礎(chǔ)上，同時(shí)要求單體鋰電池的充放電效率相差小于3％，放電平臺(tái)時(shí)間相差3分鐘以內(nèi)，放電末期拐點(diǎn)電壓相差小于5mV的電池6只，按照3串2并的方式配為1組，按照試驗(yàn)一所述試驗(yàn)方法，將此儲(chǔ)能鋰電池組做300個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)束后，測量儲(chǔ)能鋰電池組內(nèi)每一串級(jí)的單體鋰電池電壓，將所測量電壓與每一次循環(huán)所放出的容量記錄。
根據(jù)表1所示，4種不同的分選配組方式，經(jīng)過300次循環(huán)后所表現(xiàn)出來的性能差異見附圖7。
表24種不同分選配組方式試驗(yàn)結(jié)果

通常要求3串電池組的循環(huán)壽命為不低于300次，即循環(huán)使用到第300次時(shí)所放出的容量不低于標(biāo)稱容量的70％。
綜上，這6個(gè)參數(shù)對(duì)電池的性能至關(guān)重要，因此根據(jù)這6個(gè)參數(shù)，運(yùn)用一定的規(guī)則分選配組的電池，可以大幅度的提升移動(dòng)電源的待機(jī)時(shí)間、循環(huán)使用壽命、安全性和穩(wěn)定性等。
本發(fā)明的方案，大幅度提高移動(dòng)儲(chǔ)能電源的安全性和穩(wěn)定性，使儲(chǔ)能鋰電池組的循環(huán)壽命提高近30％，待機(jī)時(shí)間明顯延長。
本技術(shù)方案主要解決了移動(dòng)電源系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)能鋰電池組的單體鋰電池的不一致性，使得其在一定允許范圍內(nèi)相對(duì)一致。對(duì)于提升移動(dòng)電源系統(tǒng)的性能，提高儲(chǔ)能鋰電池組充放電效率和延長待機(jī)時(shí)間以及循環(huán)使用壽命，增強(qiáng)移動(dòng)電源系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性具有重要意義，并且技術(shù)方案切實(shí)可行，便于操作。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)能鋰電池組制造方法，其特征在于，包括以下步驟A、計(jì)算多個(gè)單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，得到與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值小于設(shè)定靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值的單體鋰電池；B、將前述步驟中得到的單體鋰電池，按照單體鋰電池?cái)?shù)量要求串并聯(lián)組合，形成儲(chǔ)能鋰電池組。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值，為1～10mΩ。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值，為1～5mΩ。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括步驟B1、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，得到與參考開路電壓差值小于設(shè)定開路電壓差值閾值的單體鋰電池。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的開路電壓差值閾值，為1～100mV。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的開路電壓差值閾值，為1～20mV。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括步驟B2、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池某一倍率下容量與參考容量差值，得到與參考容量差值小于設(shè)定容量差值閾值的單體鋰電池。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的電池容量差值閾值，為5～100mAh。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述的電池容量差值閾值，為5～20mAh。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括步驟B3、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池某一倍率下充放電效率與參考充放電效率差值，得到與參考充放電效率差值小于設(shè)定充放電效率差值閾值的單體鋰電池。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的充放電效率差值閾值，為1～10％。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的充放電效率差值閾值，為1～3％。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括步驟B4、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，得到與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值小于設(shè)定放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值的單體鋰電池。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為1～10min。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為1～3min。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟B之前還包括步驟B5、在前述步驟所得到的多個(gè)單體鋰電池中，計(jì)算多個(gè)單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，得到與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值小于設(shè)定放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值的單體鋰電池。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為1～100mV。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為1～30mV。
19.一種儲(chǔ)能鋰電池組，由多個(gè)單體鋰電池串并聯(lián)組成，其特征在于，所述的單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，小于設(shè)定的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值。
20.如權(quán)利要求19所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值為10mΩ。
21.如權(quán)利要求19所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值為5mΩ。
22.如權(quán)利要求19所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的單體鋰電池開路電壓與參考開路電壓差值，小于設(shè)定的開路電壓差值閾值。
23.如權(quán)利要求22所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述開路電壓差值閾值，為100mV。
24.如權(quán)利要求22所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述開路電壓差值閾值，為20mV。
25.如權(quán)利要求22所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的單體鋰電池容量與參考容量差值，小于設(shè)定的容量差值閾值。
26.如權(quán)利要求25所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述容量差值閾值，為100mAh。
27.如權(quán)利要求25所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述容量差值閾值，為20mAh。
28.如權(quán)利要求25所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的單體鋰電池充放電效率與參考充放電效率差值，小于設(shè)定的充放電效率差值閾值。
29.如權(quán)利要求28所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的充放電效率差值閾值，為10％。
30.如權(quán)利要求28所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的充放電效率差值閾值，為3％。
31.如權(quán)利要求28所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的單體鋰電池放電平臺(tái)時(shí)間與參考放電平臺(tái)時(shí)間差值，小于設(shè)定的放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值。
32.如權(quán)利要求31所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的電池放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為10min。
33.如權(quán)利要求31所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的電池放電平臺(tái)時(shí)間差值閾值，為3min。
34.如權(quán)利要求31所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的單體鋰電池放電末期拐點(diǎn)電壓與參考放電末期拐點(diǎn)電壓差值，小于設(shè)定的放電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值。
35.如權(quán)利要求34所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為100mV。
36.如權(quán)利要求34所述的儲(chǔ)能鋰電池組，其特征在于，所述的電末期拐點(diǎn)電壓差值閾值，為30mV。
全文摘要
本發(fā)明涉及儲(chǔ)能鋰電池組制造方法及儲(chǔ)能鋰電池組，解決了儲(chǔ)能鋰電池組生產(chǎn)中，單體鋰電池參數(shù)不一致時(shí)，導(dǎo)致儲(chǔ)能鋰電池組性能低下的問題，該方法包括計(jì)算多個(gè)單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，得到與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值小于設(shè)定靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值的單體鋰電池；將得到的單體鋰電池，按照單體鋰電池?cái)?shù)量要求串并聯(lián)組合，形成儲(chǔ)能鋰電池組。該儲(chǔ)能鋰電池組由多個(gè)單體鋰電池串并聯(lián)組成，所述單體鋰電池靜態(tài)內(nèi)阻與參考靜態(tài)內(nèi)阻差值，小于設(shè)定的靜態(tài)內(nèi)阻差值閾值。本發(fā)明對(duì)提升儲(chǔ)能鋰電池組的性能，提高儲(chǔ)能鋰電池組的充放電效率和延長待機(jī)時(shí)間以及循環(huán)使用壽命，增強(qiáng)儲(chǔ)能鋰電池組的安全性，穩(wěn)定性都具有重要意義，方案切實(shí)可行，便于操作。
文檔編號(hào)H01M10/40GK1917268SQ20051009083
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者李云杰 申請人:蘇州富源科技能源有限公司